CN106887178A - 一种高精度物理杠杆教学用具 - Google Patents

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周吉意
周芝南
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Abstract

本发明公开了一种高精度物理杠杆教学用具，包括底座，在底座上表面的中间设有固定块，所述固定块的上部设有立柱，在立柱上设有横杆，同时在横杆上安装有多功能滑块I和多功能滑块II，在多功能滑块II内部设有位移感应器，在位移感应器的正下方设有荧光灯II，同时在荧光灯II的左侧设有距离传感器和PLC控制模块，且所述多功能滑块I的正面设有显示屏，由于设置位移感应器及距离传感器配合PLC控制模块，从而使得多功能滑块I和多功能滑块II，在横杆上的移动距离被检测出来，同时显示在显示屏上，且设置的荧光灯能更加清晰的观察到多功能滑块的移动距离，进而能够生动、直观、形象的展示出杠杆的工作原理，提高学生的学习兴趣，因此值得推广。

Description

一种高精度物理杠杆教学用具
技术领域
本发明涉及杠杆原理及物理教学用具领域，具体为一种高精度物理杠杆教学用具。
背景技术
物理是研究物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律及所使用的实验手段和思维方法的自然科学，在物理教科书中的许多概念、规律、定律均是通过实验来引入、导出和验证的，特别是在力学教学中，在研究杠杆平衡条件时，没有专门的教具，教师往往只能在黑板上绘制图形，不仅耽误有效的上课时间，而且绘制的图形往往晦涩难懂，增加学生学习负担，同时很多理论性的东西没有实物演示，教师只能让学生从理论上认识杠杆原理，不能够用实物形象的讲解，学生理解起来非常的困难。因此需要一种高精度、形象、生动的物理杠杆教具有待开发。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高精度、形象、生动、直观的物理杠杆教学用具。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为，一种高精度物理杠杆教学用具，包括底座，在底座的上表面设有固定块，在固定块的左右两端设有螺钉，且所述固定块通过螺钉固定在底座上，同时所述底座的正面设有固定孔I；
所述固定块上表面的中间位置设置有立柱，且在立柱的上部设有固定孔II，在固定孔II上铰接有横杆，且所述横杆的左右两端均设有螺杆，所述螺杆上安装有平衡块，所述横杆上设有多功能滑块I和多功能滑块II，且在多功能滑块I的正面设有显示屏，所述多功能滑块I的下底面设有吊耳，同时所述多功能滑块I的内部设有位移感应器，在位移感应器的下方设有荧光灯II，且在荧光灯II的左侧设有距离传感器和PLC控制模块，同时在多功能滑块II上设有荧光灯I。
作为本发明的优选技术方案，所述多功能滑块I和所述多功能滑块II，结构相同，工作原理相同，质量相同，并且与横杆为可拆解的镶嵌式连接。
作为本发明的优选技术方案，所述荧光灯I发出红色光，且所述荧光灯II发出绿色光。
作为本发明的优选技术方案，所述底座和所述固定块和所述横杆及螺杆均为螺纹连接。
作为本发明的优选技术方案，所述固定孔I和所述固定孔II直径相同。
作为本发明的优选技术方案，所述位移感应器和所述距离传感器的型号均采用ZLDS11X系列传感器。
作为本发明的优选技术方案，所述横杆采用PC透明塑料板制成。
作为本发明的优选技术方案，所述PLC控制模块与所述显示屏、所述位移感应器和所述距离传感器均为电气线路连接。
采用上述技术方案，本发明的有益效果是：由于在横杆上设置多功能滑块I和多功能滑块II，从而使得多功能滑块I和多功能滑块II，在横杆上自由移动，同时位移传感器记录多功能滑块I和多功能滑块II在横杆上位移的距离，同时距离传感器将检测杠杆工作时，横杆离底座的高度，并显示在显示屏上，进而准确显示记录数值，让学生一目了然的感受到，杠杆各个工作阶段是否省力或者是否省距离，同时荧光灯发出不同的颜色，照射在横杆上，更加容易让学生观察到多功能滑块I与多功能滑块II的对应位置，进而实现了让学生更加直观的理解老师的教学内容，同时由于底座和固定块通过螺钉连接，从而便于立柱和底座的分离，进而便于将横杆和底座重新组合，形成另一样式的杠杆结构，由于设置吊耳，当多功能滑块I增加重量时，多功能滑块II，在何种位置时可以保证杠杆平衡或是如何省距离及省力气将多功能滑块I提起，从而进一步的演示杠杆阻力臂和动力臂的关系。
附图说明
图1为本发明的主体结构示意图；
图2为底座与横杆的组合示意图；
图3为多功能滑块正面示意图；
图4为多功能滑块内部示意图。
图中：1-底座；2-螺杆；3-显示屏；4-多功能滑块I；5-横杆；6-固定孔II；7-多功能滑块II；8-平衡块；9-吊耳；10-立柱；11-螺钉；12-固定块；13-荧光灯I；14-固定孔I；15-距离传感器；16-PLC控制模块；17-位移感应器，18-荧光灯II。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例
请参照图1、图2、图3和图4，本发明提供一种高精度物理杠杆教学用具，包括底座1，在底座1的上表面设有固定块12，在固定块12的左右两端设有螺钉11，且在固定块12通过螺钉11固定在底座1上，同时在底座1的正面设有固定孔I14；
在固定块12上表面的中间位置设置有立柱10，且在立柱10的上部设有固定孔II6，由于固定孔I14和固定孔II16直径相同，进而便于横杆5和底座1连接固定，在固定孔II6上铰接有PC透明塑料板制成横杆5，由于横杆5由透明塑料制成，不仅结构轻便，而且透光性好，便于学生感知阻力臂和动力臂的长度关系，且在横杆5的左右两端均设有螺杆2，由于螺杆2和横杆5为可拆卸连接，进而便于横杆5和底座1组合出另一形式的杠杆结构，进而实现了一机多用的功能，在螺杆2上安装有平衡块8，同时在横杆5上设有结构相同，工作原理相同，并且与横杆5为可拆解的镶嵌式连接的多功能滑块I4和多功能滑块II7，由于功能相同，结构相同，质量相同，不仅保证横杆5左右两端平衡，而且还可以滑动进而演示杠杆工作原理，在多功能滑块I4的正面设有显示屏3，在多功能滑块I4的下底面设有吊耳9，同时在多功能滑块I4的内部设有位移感应器17，在位移感应器17的下方设有荧光灯II18，且在荧光灯II18的左侧设有距离传感器15和PLC控制模块16，由于位移感应器17和距离传感器15的型号均采用ZLDS11X系列传感器，该型号传感器测量值精准，且体积小，重量轻，便于安装，由于PLC控制模块16与显示屏3、位移感应器17和距离传感器15均为电气线路连接，便于PLC控制模块，接受信息，处理信息，发送信息，并在显示屏3上显示接受的信息，以便学生能直观明了的看到数据变化，同时在多功能滑块II7上设有荧光灯I13，由于设置荧光灯I13和荧光灯II18，且荧光灯I13发出红光，荧光灯II18发出绿光，从而使得多功能滑块I4和多功能滑块II7，在横杆5上移动的距离被光线照射，进而便于学生理解力臂的结构。
本发明的高精度体现在：由于采用位移感应器17和距离传感器15采用ZLDS11X系列传感器，其测距范围上限至几米下限至几毫米，同时配合PLC控制模块16，进而高精度记录距离数值，体现出高精度的特性；
本发明的优越性体现在：由于固定孔I14和固定孔II6大小相同，直径相同，从而方便该教学用具可以随意变换杠杆形式，进而实现一具多型模式，摆脱了传统教具一具一用的局限；
本发明的特点体现在：由于设置多功能滑块I4和多功能滑块II7，配合显示器3和荧光灯I13及荧光灯II18，能更加直观、形象、生动的展示杠杆的工作原理，更加有利于提高学生的学习兴趣。
本发明的工作原理是，所述位移感应器17和距离传感器15的工作原理是，由光电元件接收目标反射的激光束，计时器测定激光束从发射到接收的时间，计算出从观测者到目标的距离；
使用时，首先将多功能滑块I4和多功能滑块II7，安装在横杆5上，此时通过在横杆5移动多功能滑块I4和多功能滑块II7，演示杠杆工作原理；
其次，当需要变换杠杆形式时，拆下横杆5，将横杆5通过固定孔I14，安装在底座1上，继续演示杠杆工作原理；
最后，完成教学时收起仪器。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种高精度物理杠杆教学用具，包括底座(1)，在底座(1)的上表面设有固定块(12)，在固定块(12)的左右两端设有螺钉(11)，且所述固定块(12)通过螺钉(11)固定在底座(1)上，同时所述底座(1)的正面设有固定孔I(14)；
所述固定块(12)上表面的中间位置设置有立柱(10)，且在立柱(10)的上部设有固定孔II(6)，在固定孔II(6)上铰接有横杆(5)，且所述横杆(5)的左右两端均设有螺杆(2)，所述螺杆(2)上安装有平衡块(8)，其特征在于：所述横杆(5)上设有多功能滑块I(4)和多功能滑块II(7)，且在多功能滑块I(4)的正面设有显示屏(3)，所述多功能滑块I(4)的下底面设有吊耳(9)，同时所述多功能滑块I(4)的内部设有位移感应器(17)，在位移感应器(17)的下方设有荧光灯II(18)，且在荧光灯II(18)的左侧设有距离传感器(15)和PLC控制模块(16)，同时在多功能滑块II(7)上设有荧光灯I(13)。
2.根据权利要求1所述的一种高精度物理杠杆教学用具，其特征在于：所述多功能滑块I(4)和所述多功能滑块II(7)，结构相同，工作原理相同，质量相同，并且与横杆(5)为可拆解的镶嵌式连接。
3.根据权利要求1所述的一种高精度物理杠杆教学用具，其特征在于：所述荧光灯I(13)发出红色光，且所述荧光灯II(18)发出绿色光。
4.根据权利要求1所述的一种高精度物理杠杆教学用具，其特征在于：所述底座(1)和所述固定块(12)和所述横杆(5)及螺杆(2)均为螺纹连接。
5.根据权利要求1所述的一种高精度物理杠杆教学用具，其特征在于：所述固定孔I(14)和所述固定孔II(6)直径相同。
6.根据权利要求1所述的一种高精度物理杠杆教学用具，其特征在于：所述位移感应器(17)和所述距离传感器(15)的型号均采用ZLDS11X系列传感器。
7.根据权利要求1所述的一种高精度物理杠杆教学用具，其特征在于：所述横杆(5)采用PC透明塑料板制成。
8.根据权利要求1所述的一种高精度物理杠杆教学用具，其特征在于：所述PLC控制模块(16)与所述显示屏(3)、所述位移感应器(17)和所述距离传感器(15)均为电气线路连接。
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